双频小口径阵列天线的设计

发布时间：2021-07-29 21:39

　　随着现代无线通信技术的迅猛发展,天线作为接收和发送电磁波的设备,受到了广泛的应用。因其应用场合的日益扩展,在无线通信领域对天线系统性能的要求也越来越高。因阵列天线具有快速扫描、波束易形成等优点,在无线通信、雷达系统中有较多的应用。目前的阵列天线至少突破以下几种关键技术:宽带扫描能力、多极化、多频共口径复合等,才能满足广泛的空域覆盖、具备较强的抗干扰能力、多功能用途等要求。因此本文针对阵列天线的应用需求,通过对小口径阵列天线单元的研究分析,设计了两款天线阵元和一款小口径阵列天线。首先,本文对阵列天线的分类和研究方法做了相应的概述,并列举了几种具有代表性的设计,介绍了本课题研究的背景与意义,同时对比国内外的研究现状,说明了本文的创新点和主要贡献。其次,本文设计了两款阵列天线单元。为实现天线在两个频段内辐射电磁波,本文设计了分别工作在C频段和Ku频段内的两款天线,两款天线均采用微带形式。为实现宽扫描角,Ku频段天线采用伞状结构,C频段使用Vivaldi天线。电磁波进行辐射时,为避免C波段天线对Ku频段天线的遮挡,本文对C波段天线进行相应的改造,仅保留天线金属边缘。最后,设计了一款双频小口径阵... 

【文章来源】：安徽大学安徽省 211工程院校

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

共口径天线阵列结构示意图

第一章绪论2阵列天线组成的复合相控阵天线继承了监视、跟踪等功能，突破了传统雷达的设计及使用场景，可在多种复杂环境下使用，例如云、雨、杂波等，具有良好的设计思路。然而该天线没有实现真正的结合，空间距离上不同阵列天线之间相互隔开，即在一个更大口径内放置多个功能不同的相控阵天线。图1.1共口径天线阵列结构示意图同年，R.Pokuls和J.Uher等学者运用共口径天线的概念，设计了合成孔径雷达（SyntheticApertureRadar）系统，该系统是一款双频共口径天线，工作在C/X波段，X波段天线使用印刷缝隙天线的方式，C波段天线采用微带天线形式，证明了双频阵列天线设计的可行性。2000年，L.L.Shafai和W.A.Chamma等人设计了一种L/C波段的双频且双极化的共口径天线[3]，如图1.2所示，该天线采用微带贴片开窗式设计，使用堆栈式（寄生贴片）结构，相比于先前的设计其带宽更宽。图1.2L/C波段双频双极化共口径天线2013年，A.B.Smolders和R.C.M.Mestrom等人设计了多单元双频圆极化共口径阵列

安徽大学硕士论文3天线[4]，如图1.3所示，该天线是运用在全双工无线通信系统中，其高、低频天线均采用缝隙耦合的方式，馈电系统对微带天线的两边（长边和短边）进行激励，从而实现高低频电磁波辐射。各部分低频和高频天线单元均是线极化，为获得圆极化，每个低频（或高频）单元依次沿中心轴对称旋转了90°，馈电相位依次相差90°。四个天线单元呈现轴对称，端口隔离度较好，且高低频天线的轴比较小，比较适用于两个频段相差较小的情况。图1.3双频圆极化共口径阵列天线2015年Z.X.Wang等人设计了一种E/Ka共口径天线[5，6]，E波段和Ka波段天线单元均采用微带的天线形式。在馈电方式上，Ka波段天线是采用侧馈的形式，E波段天线则采用电磁耦合的形式。如图1.4（a），将四个Ka波段的天线单元分为一组，两个E波段的天线单元分为一组。馈电网络如图1.4（b）所示，在Ka波段天线周围放置了寄生贴片，目的是增加E波段天线阵列的带宽。

【参考文献】：
期刊论文
[1]共口径双波段波导缝隙阵列天线设计技术[J]. 高志国,王伟,刘涓.  系统工程与电子技术. 2018(10)
[2]Ku/Ka双频共口径微带阵列天线设计[J]. 刘洋,董涛,王昕.  中国空间科学技术. 2012(05)
[3]一种宽带双极化印刷振子天线的设计[J]. 李勇,江晖,王孝义,刘征.  电波科学学报. 2008(06)
[4]平面相控阵天线极限扫描空域分析[J]. 束咸荣,李建新.  现代雷达. 2005(07)
[5]伞形印刷偶极子辐射单元研究[J]. 王光辉,冯祖伟.  系统工程与电子技术. 1997(02)
[6]宽带印刷振子的分析与设计[J]. 杨林.  火控雷达技术. 1996(02)

硕士论文
[1]宽带Vivaldi天线时频特性分析及其周期阵列技术研究[D]. 徐菡.西安电子科技大学 2013
[2]共形/共口径天线的研究[D]. 罗烜.电子科技大学 2011
[3]基于加载方法的小型化Vivaldi天线研究[D]. 李晋阳.西安电子科技大学 2010



本文编号：3310104